(57)【要約】【課題】  特にスキュー付の永久磁石型モータにおいて、コギングトルクをより低減させることである。【解決手段】  電磁鋼板を積層して形成され、複数のスロット２４及び磁極歯２２ｔを有する固定子鉄心２２に巻線が巻回された固定子Ｋと、周方向に交互に異極となるように着磁された複数の永久磁石１１を有する回転子Ｒとが、空隙Ｇを介して対向配置された永久磁石型モータＭにおいて、電磁鋼板の積層方向に沿った前記固定子鉄心２２の両端部であって、スロット２４の開口部が形成されている側のそれぞれの周縁部には、周方向に交互に異極となるように複数に分割された磁石リング部２５が、前記空隙Ｇと同一の空隙長Ｌｇをおいて回転子Ｒと対向配置された状態でそれぞれ一体に形成された構成とする。【選択図】        図１
2006166563.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁鋼板を積層して形成され、複数のスロット及び磁極歯を有する固定子鉄心に巻線が巻回された固定子と、周方向に交互に異極となるように着磁された複数の永久磁石を有する回転子とが、空隙を介して対向配置された永久磁石型モータにおいて、
電磁鋼板の積層方向に沿った前記固定子鉄心の両端部であって、スロットの開口部が形成されている側のそれぞれの周縁部には、周方向に交互に異極となるように複数に分割された磁石リング部が、前記空隙と同一の空隙長をおいて回転子と対向配置された状態でそれぞれ一体に形成されていることを特徴とする永久磁石型モータ。
【請求項２】
前記回転子及び／又は固定子には、両者の間に相対的にスロットのほぼ１ピッチ分だけずれたスキューが施されていることを特徴とする請求項１に記載の永久磁石型モータ。
【請求項３】
前記磁石リング部は、前記固定子鉄心の両端面に形成された環状溝に嵌め込まれて一体に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の永久磁石型モータ。
【請求項４】
前記磁石リング部は、電磁石で構成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の永久磁石型モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コギングトルクを低減して高性能化を図った永久磁石型モータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、様々な用途にコギングトルクの小さいモータが求められている。以下、永久磁石で形成された磁極を有する回転子の外側に固定子が配置され、該固定子の鉄心に巻回された巻線を励磁することによって回転磁界を形成して、駆動トルクを得る構成の同期式の永久磁石型モータ（以下の説明において、単に「モータ」とも記す）を一例に挙げて、従来からのコギングトルクの低減方法について説明する。
【０００３】
まず、コギングトルクとは、固定子鉄心の磁極歯と回転子の永久磁石との間に作用する磁気的な力が、無通電状態で、固定子に対する回転子の配置（回転角）に応じて変化することにより生じる脈動トルクであって、モータの回転子を無通電の状態で１回転させると、巻線を巻回するために該固定子鉄心に必須的に設けたスロットの個数に比例した回数だけコギングトルクが発生する。このコギングトルクは、回転子の各磁極と対向する固定子の内周面上にスロットの開口部が存在することにより、回転子が回転移動する間に、回転子の永久磁石の各磁極から発生する界磁磁束の磁路が、前記各開口部を横切る度に周期的に変化し、空隙における磁束分布変化に乱れが生じることに起因して生じる。そして、この磁束分布変化の乱れ度合は、固定子に対する回転子の配置が変化する中で、回転子が、磁気的に最も安定していて、磁気抵抗が最小となる位置において静止しようとする際に作用する固定子との間で引き合うトルク（引きトルク）の大きさと、更にその安定位置から回転子を回転させるために、該安定位置での磁気吸引力に打ち勝つべく抵抗するトルク（抵抗トルク）の大きさとに依存する。より具体的には、回転子の各磁極の境界線が固定子の磁極歯の中央付近と対向して配置される時が前記安定位置であって、回転子の各磁極の境界線が、該安定位置から前記スロットの開口部に近づく方向に回転移動する間には、元の安定した状態に戻ろうと抵抗するトルクが作用し、逆に、前記スロットの開口部から安定位置に近づく方向に回転移動する間には、前記安定位置に配置しようと引き合うトルクが作用して、この変化が周期的に繰返されることが、磁場解析等によって証明されている。このように、任意の安定位置から次の安定位置に回転子を回転させる間に必要なトルクが脈動してコギングトルクとなる。なお、以下の説明において、「コギングトルク」とは、脈動する回転トルクの山の高さである最大値と最小値の差を指す。
【０００４】
よって、仮に内周面が平坦で、スロットが形成されていない平滑な固定子鉄心が存在すると仮定するならば、回転子の永久磁石と固定子鉄心との間の空隙の磁束密度は円周全体において一定となり、永久磁石の回転によっても空隙内の磁束分布変化に乱れが生じず、コギングトルクが発生しないと考えられる。特許文献１に記載のモータにおいては、この点に着目し、固定子鉄心を上記したスロットを有しない状態に近づけるため、該固定子鉄心のスロットの開口部を閉塞する磁性体からなる薄肉のリングを、固定子鉄心の全内周面に内装することにより、コギングトルクを低減化しようとするものである。このコギングトルクの低減化技術の問題点は、前記リングが、密着或いは０．１ミリ程度の隙間を介して、接着剤または保持具により固定子鉄心の内周面に内装される構成であるので、リングの内周面と回転子の外周面との間の空隙長が、僅かではあるが所定寸法より大きな空隙長になってしまうことである。従って、空隙全体の磁気抵抗が大きくなり、モータのトルク特性が損なわれかねないという問題を有していた。
【特許文献１】特開２０００−１７５３８４号公報
【０００５】
また、コギングトルクを低減するための常套手段として、モータの固定子及び／又は回転子にスキューを施す方法がある。スキューを施して、固定子鉄心の磁極歯（スロット）の形成方向と、回転子の各永久磁石のＮ極及びＳ極の磁極境界線とが、互いに交差するように対向配置させ、該磁極境界線が、固定子鉄心のスロットを介して隣接する複数の磁極歯に対向し得る構成とする。よって、スキューが形成されずに、前記固定子鉄心の磁極歯の形成方向と前記磁極境界線とが平行に配置される場合と比較すると、前記磁極境界線とスロットとが全長に亘って同時に合致することなく、前記磁極境界線とスロットとの交叉部は軸方向に漸次ずれた状態で、回転子が回転する。このため、固定子鉄心の磁極歯の形成方向と磁極境界線とが平行な場合には、同一の磁極境界線に対して抵抗トルクと引きトルクとは時間的にずれて作用し同時に作用することはないために、コギングトルクが大きくなって、回転子は「ぎくしゃく」して回転するのに対して、回転子及び／又は固定子にスキューを施してあると、同一の磁極境界線に対して抵抗トルクと引きトルクとが同時に作用することになる。即ち、前記磁極境界線の特定の部分のみがスロットと対向して抵抗トルクを発生させ、残りの部分は磁極歯と対向して引きトルクを発生させるために、同一の磁極境界線に対しては抵抗トルクと引きトルクが同時に作用し、引きトルクに比較して小さな抵抗トルクは、実質的には引きトルクに相殺されて消滅される。このため、全体としてのコギングトルクは低減化されて、回転子が「ぎくしゃく」して回転する状態（程度）が緩和される。
【０００６】
しかしながら、極めて高精度のトルク制御が必要とされる用途等のモータにおいては、コギングトルクが小さいほど有利であって、スキューを施しただけの従来構成のモータでは、まだ不十分な場合があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、特にスキュー付の永久磁石型モータにおいて、コギングトルクをより低減させることを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために請求項１の発明は、電磁鋼板を積層して形成され、複数のスロット及び磁極歯を有する固定子鉄心に巻線が巻回された固定子と、周方向に交互に異極となるように着磁された複数の永久磁石を有する回転子とが、空隙を介して対向配置された永久磁石型モータにおいて、電磁鋼板の積層方向に沿った前記固定子鉄心の両端部であって、スロットの開口部が形成されている側のそれぞれの周縁部には、周方向に交互に異極となるように複数に分割された磁石リング部が、前記空隙と同一の空隙長をおいて回転子と対向配置された状態でそれぞれ一体に形成されていることを特徴としたものである。
【０００９】
周方向に交互に異極となるように複数に分割された磁石リング部を、固定子鉄心の軸方向の両端部のみに付加的に設ける請求項１の発明によれば、対向配置される固定子と回転子との空隙長の増加を全く生ずることなく、即ち、モータの特性（特に、トルク特性）を全く低下させるとなく、回転子の永久磁石と、固定子鉄心の両端部に形成した各磁石リング部を構成する複数の磁石とが、吸引と反発とを繰り返すことと、磁石リング部の存在により固定子鉄心の両端部に部分的にスロット溝がなくなって、磁力線が周方向に分散され易い構成とが相乗して、各スロット溝の部分毎に発生する回転中の回転子に作用するコギングトルクが低減化される。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記回転子及び／又は固定子には、両者の間に相対的にスロットのほぼ１ピッチ分だけずれたスキューが施されていることを特徴としたものである。
【００１１】
本発明者は、スキュー付のモータのコギングトルクについて、回転子の磁極境界線が固定子鉄心の電磁鋼板の積層方向、即ちモータの軸方向に沿った端部において、磁極歯の中央部に配置する際には最小で、スロットの開口部に配置して、該開口部から磁極歯に移動する際には最も大きく感じられた後述する実験結果を元に、回転子が回転移動する間に、空隙において周期的に変化する磁束分布変化の乱れ度合が、前記鋼板の積載方向に沿った固定子鉄心の部位により異なり、特に両端部において他の部位よりも大きくなり、コギングトルクの全体の大きさに、大きく影響を与えていると考察した。この原因としては、固定子鉄心における鋼鈑の積載方向（軸方向）に沿った中央部では、回転子の磁極境界線がスロットの開口部に近づいても、磁力線は軸方向に分散し得るが、固定子鉄心の軸方向の両端部では、軸方向に分散できる磁力線が少なくなって磁力線密度が高くなり、回転子の回転方向に沿った抵抗力及び引き力の双方が大きくなることが原因であると推察される。
【００１２】
請求項２の発明によれば、請求項１の発明の作用効果に加えて、回転子及び／又は固定子にスキューを施すことに起因するコギングトルクの低減化作用と、固定子鉄心の両端部に各磁石リング部を形成することによるコギングトルクの低減化作用とが相乗して、全体のコギングトルクを一層小さくできる。また、一般にスロットの「１ピッチ」分だけずれたスキュー角は、モータの本来的な特性の一つであるトルク特性に悪影響を及ぼさない範囲とされており、この点においても問題はない。
【００１３】
請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において、前記磁石リング部は、固定子鉄心の両端面に形成された環状溝に嵌め込まれて一体に形成されていることを特徴としたものである。
【００１４】
請求項３の発明によれば、請求項１又は２の発明の作用効果に加えて、磁石リング部が固定子鉄心の両端面に形成された環状溝内に嵌め込まれていて、固定子鉄心の両端面に対して突出部が存在しない。このため、使用中における磁石リング部の折損等の恐れが皆無となって、安定して使用できる。
【００１５】
請求項４の発明は、請求項１ないし３のいずれかの発明において、前記磁石リング部は、電磁石で構成されていることを特徴としている。このため、電磁石に流れる電流の制御により、磁石の強さ（吸引・反発力）を調整できる。また、回転中の回転子に貼着された永久磁石の各磁極と、該各磁極と対向していて、固定された磁石リング部を構成する電磁石により生成される各磁極とが互いに異極となるように、電磁石の発生磁極を変換するように制御すると、回転子に貼着された永久磁石の磁極と電磁石により生成される磁極とが吸引し合う時間的割合が、反発し合う時間的割合よりも大きくなる。このため、固定子鉄心の長手方向の両端部において大きくなるコギングトルクを、逆の吸引トルクに変換できて、永久磁石型モータの全体としてのコギングトルクを大きく低減できる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、特にスキュー付の永久磁石型モータにおいて、固定子鉄心の前記両端部にそれぞれ磁石リング部を設けることによって、回転子の永久磁石と、固定子鉄心の両端部に形成した各磁石リング部を構成する複数の磁石とが、吸引と反発とを繰り返すことと、磁石リング部の存在により固定子鉄心の両端部に部分的にスロット溝がなくなって、磁力線が周方向に分散され易い構成とが相乗して、各スロット溝の部分毎に発生する回転中の回転子に作用するコギングトルクが大幅に低減化される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明について詳細に説明する。図１は、本実施形態のモータＭの全体構成を示す概略断面図であって、図２は、固定子Ｋと回転子Ｒとの配置関係を、図１のＸ矢視方向から示した略図であって、図３は、固定子Ｋと回転子Ｒとの周方向に沿った配置関係を平面状に展開して示した説明図である。永久磁石型モータＭは、巻線２１を適宜励磁することにより回転磁界を生じる固定子Ｋと、空隙Ｇを介して該固定子Ｋの内側に回転自在に配置され、永久磁石１１による磁極を有する回転子Ｒとを備え、固定子Ｋ及び回転子Ｒが、エンドブラケット３１を介して一体化された構成である。回転子Ｒは、アーク型の永久磁石１１によるＮ極及びＳ極の６極の磁極と、回転軸１２とからなり、Ｎ極及びＳ極の各磁極が、周方向に沿って交互に、また、両極の磁極境界線Ｂが回転子Ｒの軸方向Ａに沿って平行をなすように、回転軸１２の外周面に貼着された構成である。また、固定子Ｋは、周方向に沿って等間隔をおいて配置された１８個の磁極歯２２ｔ及びスロット２４を有する固定子鉄心２２に前記巻線２１が巻回され、該固定子鉄心２２がフレーム２３の内周面の所定位置に固定された構成であって、該固定子Ｋには、固定子鉄心２２のスロット２４の１ピッチ分だけずれたスキューが施されている。即ち、固定子鉄心２２を構成する所定枚数の電磁鋼板を、僅かずつ所定角度だけ周方向にずらしながら積層し、固定子鉄心２２の積層方向に沿った片端部に配置する各磁極歯２２ｔが、それぞれ他端部に配置する隣の磁極歯２２ｔと対峙するようにずらされている。以下の説明では、固定子鉄心２２にスキューが施されて、隣接する各スロット２４が周方向に沿って１ピッチずれて配置される間隔を、モータＭの軸心を中心とする中心角に換算して、これを１ピッチ角度（Ｐ）と記して説明する。なお、図１において、３２はエンドブラケット３１の内側中央の凹部に嵌合されたベアリングであって、回転子Ｒは、一対のベアリング３２によって、固定子Ｋの内周面と所定の空隙長Ｌｇをおいて、回転自在に軸支されている。また、モータＭは、巻線を分布巻きして三相Ｙ結線がなされ、ＡＣサーボモータとして使用されるものである。また、図３に示すモータＭの各構成部分は、実際のモータＭを構成する各部材の寸法比率を無視して模式的に示したものである。
【００１８】
また、固定子鉄心２２は、特に次のように形成されている。固定子鉄心２２の前記電磁鋼板の積層方向、即ちモータＭの組立状態において軸方向Ａに沿った両端部２２ｅ1,２２ｅ2であって、スロット２４の開口部２４ａが形成された内周側のそれぞれの端縁には、周方向に沿って交互に異極となるように複数（実施例ではスロット２４と同数）に分割された磁石リング部２５が、固定子鉄心２２の内周面と同心上に、該内周面が軸方向Ａに沿った外側に延設されるようにそれぞれ一体に形成されている。該磁石リング部２５の内径は、磁極歯２２ｔの内径と同一であって、また、幅寸法は、両磁石リング部２５とスロット付の固定子鉄心２２とが同じく一体化されて、前記磁石リング部２５を含んだ固定子Ｋの軸方向Ａの全長が、回転子Ｒの永久磁石１１が貼着された部分の軸方向Ａに沿った磁極長とほぼ等しくなるように定められている（但し、磁石リング部２５自身の幅寸法は、スロット付の固定子鉄心２２の全長のほぼ１０％を超えない程度とする）。即ち、回転子Ｒの永久磁石１１の両端部は、本来の固定子Ｋの両端面から前記磁石リング部２５の幅Ｗに対応する長さだけ突出していて、前記永久磁石１１の両端部は、空隙長Ｌｇを有する空隙Ｇを介して磁石リング部２５でそれぞれ覆われている。これらの寸法設定により、磁石リング部２５が一体化された固定子鉄心２２は、スロット付の固定子鉄心２２部分と同様に、同じ空隙長Ｌｇを介して、回転子Ｒと対向して形成され、空隙長が微増することに起因する空隙Ｇでの磁気抵抗の増大を防止する構成となっている。なお、磁石リング部２５の外径寸法は、該磁石リング部２５が固定子鉄心２２の両端部２２ｅ1,２２ｅ2に一体化されて、磁極歯２２ｔの略傘型の先端部の幅を超えない肉厚を有するように定められ、磁石リング部２５と巻線２１のコイルエンドとの干渉を避ける構成となっている。
【００１９】
次に、本実施形態のモータＭの回転子Ｒを、無通電状態で回転させた際の作用について説明する。このためにまず、磁石リング部２５が形成されていない従来構成のスキュー付のモータのコギングトルクの大きさを実際に確かめた実験例について、本実施形態のモータＭの構成を援用して説明する。但し、回転子Ｒを回転させるのに要するトルクの大きさの尺度は、実験者の触感（「コトコト」と感じる大きさ）によるものとし、実験者自身がモータＭの出力軸を回転させて、前記トルクが脈動する様子を推し測った。実験に使用した従来モータは、本実施形態のモータＭと同様の固定子側にスロットの１ピッチ分のスキューを設けた６極１８スロットの同期式の永久磁石型モータである。前記回転に要するトルクは、図４に示されるとおり、回転子Ｒが図２及び図３に示した位置から角度（Ｐ／２）ほど回転して、各磁極境界線Ｂが固定子鉄心２２の軸方向Ａに沿った片端部２２ｅ1において、磁極歯２２ｔの中央部に配置される前後には、それ程大きく感じられず、１ピッチ角度（Ｐ）だけ回転して、回転前と同じく片端部２２ｅ1において、隣りの開口部２４ａと交差するように対向配置する際には最も大きく感じられるように脈動し、この変化が周期的に繰返されるという結果であった。なお、図４は、磁極境界線Ｂが、固定子鉄心２２の片端部２２ｅ1において、前記開口部２４ａと交差するように対向配置される際に、他の対向位置よりも、相対的により大きなコギングトルクが感じ取れたことを示す図であって、連続する「山」の高さ等の形状そのものには、特に意味は有しない。
【００２０】
また、図２及び図３に示されるように、固定子鉄心２２のスロット２４の１つの開口部２４ａ（１）と、空隙Ｇを介して該開口部２４ａ（１）に対向配置される回転子Ｒの前記磁極境界線Ｂ（１）との対向交差部Ｃ（１）は、該回転子Ｒが前記１ピッチ角度（Ｐ）だけ回転する間に、丁度１つの開口部２４ａ（１）の全長に相当する分だけ、軸方向Ａ及び周方向に移動する。このように、前記１ピッチ角度（Ｐ）だけずれたスキューが施されている場合には、回転子Ｒが１回転する間に、１本の各磁極境界線Ｂは、常に連続して開口部２４ａと交差するように対向することになり、該磁極境界線Ｂがスロットの開口部２４ａと対向することによって生じる磁束分布変化の乱れ度合が全周に亘って平滑化されるので、コギングトルクがなくなるかのように考えられるが、実験においては、脈動の程度は小さくなっているものの、なお脈動そのものの存在は明らかに感じとられた。
【００２１】
このように、回転トルクが周期的に脈動する理由について、以下のように推定した。固定子鉄心２２の軸方向Ａに沿った片端部２２ｅ1のスロット２４ａの開口部分２４ａ1と、磁極歯２２ｔを介して該開口部２４ａと隣合うスロット２４の開口部２４ａであって、同様の他端部２２ｅ2の開口部分２４ａ2とは、前記スキューが丁度スロットの１ピッチ角度（Ｐ）だけずれて形成されていることにより、軸方向Ａに沿った一直線上に配置されて、回転子Ｒの１本の磁極境界線Ｂの片端及び他端の両端部Ｂ1,Ｂ2とそれぞれ交差するように対向配置される。具体例を挙げると、回転子Ｒが図２及び図３に示した位置から１ピッチ角度（Ｐ）だけ回転すると、磁極境界線Ｂ（１）の軸方向Ａに沿った片端部Ｂ1(１)は、前記固定子鉄心２２の軸方向Ａに沿った片端部２２ｅ1に配置するスロット２４ａ（２）の開口部分２４ａ1(２)と交差するように対向配置され、磁極境界線Ｂ (１)の他端部Ｂ2(１)は、固定子鉄心２２の前記他端部２２ｅ2に配置するスロット２４ａ（１）の開口部分２４ａ2(１)と交差するように対向配置される。換言すると、固定子鉄心２２の前記両端部２２ｅ1,２２ｅ2を除く中央鉄心部分２２ｍに配置される各スロット２４の開口部分は、各磁極境界線Ｂとそれぞれ１箇所において交差するように対向配置するのに対して、片端及び他端の前記各開口部分２４ａ1,２４ａ2は、各磁極境界線Ｂの両端部Ｂ1，Ｂ2の２箇所において同時に交差するように対向配置され、前記両端部を除く開口部分の対向箇所よりも多くなっている。
【００２２】
従って、回転子Ｒが回転して磁極境界線Ｂが周方向に移動する間に、空隙Ｇにおいて磁束分布の変化が乱れる度合は、上述したように交差して対向配置する箇所が多い分だけ、磁極境界線Ｂが、固定子鉄心２２の両端部２２ｅ1,２２ｅ2において、前記スロット２４の開口部分２４ａ1,２４ａ2と交差するように対向配置する際に大きくなり、この結果、空隙Ｇでの磁束分布変化の乱れ度合について、固定子鉄心２２の軸方向Ａに沿った各部分２２ｅ1,２２ｍ，２２ｅ2について比較すると、該両端部２２ｅ1,２２ｅ2と回転子Ｒとが対向配置する空隙部分において、これ以外の中央鉄心部分２２ｍに対向する空隙部分よりも大きくなると考えられる。また、固定子鉄心２２の軸方向Ａに沿ったセンターライン２２ｍ0を基準にして考察すると、該センターライン２２ｍ0近傍の固定子鉄心２２の中央付近において、磁極境界線Ｂがスロット２４の開口部２４ａと対向配置する際には、永久磁石１１の界磁磁束の磁路は、センターライン２２ｍ0の軸方向Ａに沿った両側の両端部２２ｅ1,２２ｅ2に向けて最も有効的に分散できるので、前記固定子鉄心２２の中央付近での磁束密度が減少し易く、これに起因して回転トルクの脈動が小さくなる傾向にあると考えられる。これに対して、固定子鉄心２２の前記両端部２２ｅ1,２２ｅ2において、磁極境界線Ｂが前記各開口部分２４ａ1,２４ａ2と対向配置する際には、前記界磁磁束の磁路は、片側のセンターライン２２ｍ0の方向に向けて分散するのみなので、固定子鉄心２２の前記中央付近と比較した場合には、回転トルクの脈動が大きくなると推察できる。従って、スキューが施されたモータＭにおいては、コギングトルクの大きさは、軸方向Ａに沿った固定子鉄心２２の各部分２２ｅ1,２２ｍ，２２ｅ2により異なり、固定子鉄心２２の前記両端部２２ｅ1,２２ｅ2と、これに対向する回転子Ｒの間に生じるコギングトルクは、コギングトルク全体の大きさに占める割合が、他の部位で発生するコギングトルクよりも大きくなるものと推定した。
【００２３】
ここで、実施形態のモータＭの回転子Ｒを無通電状態で回転させると、以下に示すような効果が得られる。なお、磁石リング部２５は、周方向に沿って交互に異極となるようにスロット２４と同数（１８）に分割された構成であって、回転子Ｒの１回転において「抵抗トルク（引きトルク）」の発生回数に対応させてある点において、その数が意味を有する。モータＭの固定子鉄心２２の両端部２２ｅ1,２２ｅ2に配置されるスロット開口部２４ａの前記両端の開口部分２４ａ1,２４ａ2において、該両開口部分２４ａ1,２４ａ2の軸方向Ａに沿った外側には、それぞれ磁石リング部２５が設けられている。よって、磁石リング部２５がない場合には、前記磁極境界線Ｂがスロット開口部２４ａの両端の開口部分２４ａ1,２４ａ2と交叉する場合に大きなコギングトルクとなるが、本実施形態においては、前記両開口部分２４ａ1,２４ａ2の外側に上記構成の磁石リング部２５が形成されていて、回転子Ｒの外周面に貼着された永久磁石１１は、その磁極と対向する磁石リング部２５の磁極とが異なる部分では、相互に引き合うと共に、各磁極が同一の部分では、相互に反発し合う。この吸引・反発の各作用は、回転子Ｒの１回転中において複数回（実施形態では１８回）行われ、しかも磁石リング部２５の磁極数（１８）は、回転子Ｒの永久磁石１１の磁極数（６）よりも大きいために、各磁極が同時に全て吸引したり、反発したりすることがない（吸引部分と反発部分とが混在している）。このため、実質的には、磁石リング部２５は、永久磁石１１を貼着した回転子Ｒの回転がスムーズとなるように作用する。この結果、磁極境界線Ｂがスロット開口部２４ａの両端の開口部分２４ａ1,２４ａ2と交叉する毎に大きなコギングトルクが発生する現象が緩和されて、回転子Ｒは、磁石リング部２５を形成しない場合に比較して、遥かにスムーズに回転する。
【００２４】
また、上記した実施形態では、前記１ピッチ角度（Ｐ）のスキューが施されたモータＭについて説明したが、１ピッチ角度（Ｐ）以外のスキュー角が施されている場合でも、磁石リング部２５が回転子Ｒの回転をスムーズにする作用は同様に奏されるので、コギングトルクは低減の効果はある。なお、スキュー角を大きくするほど誘起電圧が小さくなり、モータのトルク特性に不具合を生じる恐れがあるが、一般にスロットの「１ピッチ」分だけずれたスキューは、モータのトルク特性に悪影響を及ぼさない範囲とされており、実施形態のモータＭに関しては、この点について問題はないと言える。
【００２５】
上記した実施形態では、固定子Ｋ側にスロットの１ピッチだけスキューを施したモータＭについて説明したが、逆に回転子Ｒ側にスロットの１ピッチだけスキューを施した構成のモータでも、同じ作用効果が得られる。図５は、回転子Ｒにスロットの１ピッチ角度（Ｐ）だけスキューを施した場合の固定子Ｋと回転子Ｒとの周方向に沿った配置関係を平面状に展開して示した説明図であって、前述のモータＭに対応する構成部分には、同じ符号を付した。図示から明らかなとおり、磁極境界線Ｂ（１）の軸方向Ａの片端部Ｂ1(１)が、前記固定子鉄心２２の軸方向Ａに沿った片端部２２ｅ1に配置するスロット２４ａ（１）の開口部分２４ａ1(１)と交差するように対向配置されると、磁極境界線Ｂ（１)の他端部Ｂ2(１)は、該磁極境界線Ｂ (１)が前記１ピッチ角度（Ｐ）分のスキュー角を有していることにより、前記固定子鉄心２２の他端部２２ｅ2に配置する前記スロット２４ａ（１）の隣りのスロット２４ａ（２）の開口部分２４ａ2(２)と交差するように対向配置される。そして、このように、スキューが施された１本の各磁極境界線Ｂの両端部Ｂ1,Ｂ2が、隣り合うスロットの片端及び他端の前記各開口部分２４ａ1,２４ａ2の２箇所において同時に交差するように対向配置される状態は、回転子Ｒが図５に示す回転位置から１ピッチ角度（Ｐ）だけ回転する毎に繰返される。この場合においても、固定子鉄心２２の長手方向の両端部に上記と同様にして磁石リング部２５をそれぞれ形成しておくと、上記と同様にしてコギングトルクを低減できる。以上は、回転子Ｒ側にスロットの１ピッチだけスキューを施こした場合の説明であるが、スキュー角は、固定子と回転子の間で、相対的にスロットの１ピッチ角度（Ｐ）だけずれていればよく、図示は省くが、固定子と回転子との両方にスキューが施される構成でも構わない。また、回転子Ｒの永久磁石による各磁極は、必ずしも１つのアーク形状の永久磁石で形成されるとは限らず、図５に示されるように、例えば軸方向Ａに４分割された各磁石ブロック４１ａ〜４１ｄにより、Ｎ極又はＳ極の１磁極が構成されていても構わない。
【００２６】
また、図６に示される固定子鉄心２２は、その両端面に磁石リング体５１に対応した形状の環状溝５２を形成しておいて、該環状溝５２に前記磁石リング体５１が嵌め込まれた構成である。この構成により、固定子鉄心２２の両端面に対して突出部が存在しなくなって、磁石リング体５１の折損等の恐れが皆無となって、安定して使用できる。
【００２７】
また、上記各実施形態では、磁石リング部２５及び磁石リング体５１は、いずれも永久磁石で構成されたものを示したが、電磁石で構成することも勿論可能である。電磁石の場合には、電流制御により磁石の強さ（吸引・反発力）の調整を行える利点がある。
【００２８】
また、磁石リング部を電磁石で構成した場合において、回転中の回転子Ｒに貼着された永久磁石１１の各磁極と、該各磁極と対向していて、固定された磁石リング部を構成する電磁石により生成される各磁極とが互いに異極となるように、電磁石の発生磁極を変換するように制御すると、回転子Ｒに貼着された永久磁石１１の磁極と電磁石により生成される磁極とが吸引し合う時間的割合が、反発し合う時間的割合よりも大きくなる。この結果、固定子鉄心２２の長手方向の両端部において大きくなるコギングトルクを、逆の吸引トルクに変換できて、永久磁石型モータＭの全体としてのコギングトルクを大きく低減できる。
【００２９】
また、本発明は、上述した構成のモータに限定されず、以下に説明するようなモータにも適用可能である。例えば、回転子Ｒの磁極を構成する永久磁石１１，４１は、回転軸１２の外周面に装着された構成のモータについて説明したが、永久磁石を回転軸の周囲の回転子ヨーク（図示せず）の内部に埋め込む等して構成された回転子を有するモータにも適用できる。また、回転子Ｒの磁極数及び固定子Ｋのスロット２４の数が、それぞれ６極と１８スロットの場合について説明したが、これらの数に限定されるものでもなく、例えば固定子Ｋのスロット２４の数が「１２」で回転子Ｒの磁極数が「４」のように、回転子Ｒの磁極数が２の倍数であって、しかも「固定子のスロット数：回転子の磁極数」が３の倍数の条件を満たす組合せであれば、モータＭと同様に３相交流駆動のモータにおいて、同等の効果がある。また、固定子の内側に配置された回転子が回転するインナーローター型のモータについて説明したが、アウターローター型のモータにも適用可能である。更に、図示はしないが固定子鉄心２２の各磁極歯２２ｔの内周面に補助溝を形成して、固定子鉄心２２の磁極歯と回転子の各磁極との間に、相対的に補助溝の１ピッチだけずれたスキュー角を設ける構成でも構わない。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本実施形態のモータＭの全体構成を示す概略断面図である。
【図２】固定子Ｋと回転子Ｒとの配置関係を、図１のＸ矢視方向から示した略図である。
【図３】スキュー角が付けられた固定子Ｋと回転子Ｒとの周方向に沿った配置関係を平面状に展開して示した説明図である。
【図４】回転子Ｒの回転角に対するコギングトルクの変化を示す図である。
【図５】固定子Ｋとスキュー角が付けられた回転子Ｒとの周方向に沿った配置関係を平面状に展開して示した説明図である。
【図６】両端面の環状溝５２内に磁石リング体５１が嵌め込まれて一体に形成された固定子Ｋの縦断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
Ｇ：空隙
Ｋ：固定子
Ｍ：永久磁石型モータ
Ｒ：回転子
１１，４１：永久磁石
２２：固定子鉄心
２２ｔ：磁極歯
２４：スロット
２５：磁石リング部
５１：磁石リング体
５２：環状溝
【図１】
2006166563.tif 000003
【図２】
2006166563.tif 000004
【図３】
2006166563.tif 000005
【図４】
2006166563.tif 000006
【図５】
2006166563.tif 000007
【図６】
2006166563.tif 000008